WO2018184761A1

WO2018184761A1 - Robotervorrichtung zum herstellen einer ladeverbindung zwischen einer ladevorrichtung und einer energiespeichereinheit eines kraftfahrzeugs

Info

Publication number: WO2018184761A1
Application number: PCT/EP2018/054345
Authority: WO
Inventors: Matthias Brendel; Dietrich Engelhart
Original assignee: Audi Ag
Priority date: 2017-04-03
Filing date: 2018-02-22
Publication date: 2018-10-11
Also published as: CN110494322A; US20210101496A1; US11577621B2; DE102017205594A1; CN110494322B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Robotervorrichtung (1) zum Herstellen einer Ladeverbindung zwischen einer Ladevorrichtung (4) und einer Energiespeichereinheit (2) eines Kraftfahrzeugs (3), mit einer Bewegungseinrichtung (11), mittels welcher die Robotervorrichtung (1) relativ zu der Ladevorrichtung (4) und dem Kraftfahrzeug (3) bewegbar ist, mit einer Aufnahmevorrichtung (9), mittels welcher ein Ladeelement (5) der Ladevorrichtung (4) aufnehmbar, mit einem Koppelelement (8) der Energiespeichereinheit (2) koppelbar und anschließend freigebbar ist, und mit einer Erfassungseinrichtung (10), mittels welcher eine Position des Koppelelements (8) am Kraftfahrzeug (3) ermittelbar ist, wobei die Robotervorrichtung (1) mittels einer Abstützvorrichtung (28) mit dem Kraftfahrzeug (3) verbindbar ist, wodurch eine Kraft von der Robotervorrichtung (1) auf das Kraftfahrzeug (3) übertragbar ist.

Description

Robotervorrichtung zum Herstellen einer Ladeverbindung zwischen einer Ladevorrichtung und einer Energiespeichereinheit eines Kraftfahrzeugs

BESCHREIBUNG:

Die Erfindung betrifft eine Robotervorrichtung zum Herstellen einer Ladeverbindung zwischen einer Ladevorrichtung und einer Energiespeichereinheit eines Kraftfahrzeugs sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Ladeverbindung gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.

Aus der DE 10 2015 213 160 A1 ist ein Roboter zum automatisierten Stecken eines Ladesteckers in eine Schnittstelle eines Fahrzeugs bekannt. Dieser Roboter ist mobil ausgebildet und umfasst einen Aktor, welcher den Ladestecker einer Ladesäule ergreift und einen Einsteckvorgang des Lade- Steckers in die Schnittstelle durchführt. Zur Erfassung der Schnittstelle umfasst der Roboter eine Erfassungseinrichtung. Nach Beendigung des Einsteckvorgangs gibt der Aktor den Ladestecker frei und der Roboter bewegt sich in eine andere Position. Überdies ist aus der DE 10 2015 213 161 A1 ebenfalls ein Roboter zum automatisierten Stecken eines Ladesteckers in eine Schnittstelle eines Fahrzeugs bekannt. Dieser Roboter umfasst eine Erfassungseinrichtung, mittels derer eine Lage und Art der Schnittstelle des Fahrzeugs ermittelt wird und in Abhängigkeit der Art der Schnittstelle einen Ladestecker für einen Einsteck- Vorgang ausgewählt wird.

In der DE 10 2009 006 982 A1 wird ein Ladesystem zum Laden einer Energiequelle eines Transportmittels offenbart. Das Ladesystem umfasst eine Ladevorrichtung und eine Robotereinheit, wobei die Robotereinheit zum automatischen Anschließen der Ladevorrichtung an eine Schnittstelle der Energiequelle ausgeführt ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Robotervorrichtung zum Herstellen einer Ladeverbindung zwischen einer Ladevorrichtung und einer Energiespeichereinheit eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, welche besonders einfach, kostengünstig und leicht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Robotervorrichtung sowie ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Robotervorrichtung zum Herstel- len einer Ladeverbindung zwischen einer Ladevorrichtung und einer Energiespeichereinheit eines Kraftfahrzeugs. Dabei umfasst die Robotervorrichtung eine Bewegungseinrichtung, mittels welcher die Robotervorrichtung relativ zu der Ladevorrichtung und dem Kraftfahrzeug bewegbar ist. Des Weiteren weist die Robotervorrichtung eine Aufnahmevorrichtung auf, mittels welcher ein Ladeelement der Ladevorrichtung aufnehmbar, mit einem Koppelelement der Energiespeichereinheit koppelbar und anschließend freigebbar ist. Auch umfasst die Robotervorrichtung eine Erfassungseinrichtung, mittels welcher eine Position des Koppelelements am Kraftfahrzeug ermittelbar ist.

Erfindungsgemäß ist die Robotervorrichtung mittels einer Abstützvorrichtung mit dem Kraftfahrzeug verbindbar, wodurch eine Kraft von der Robotervorrichtung auf das Kraftfahrzeug übertragbar ist. Mit anderen Worten umfasst die erfindungsgemäße Robotervorrichtung die Abstützvorrichtung, wobei mittels der Robotervorrichtung die Ladeverbindung zwischen der Ladevorrichtung, bei welcher es sich beispielsweise um eine Stromquelle, eine Gaskraftstoffquelle oder eine Flüssig kraftstoffquelle handeln kann, und der Energiespeichereinheit des Kraftfahrzeugs, bei welcher es sich um eine Batterie oder um einen Tank für einen Gaskraftstoff oder einen Flüssigkraftstoff han- dein kann, hergestellt. Mittels der Bewegungseinrichtung ist die Robotervorrichtung zur Aufnahme des Ladeelements an die Ladevorrichtung annäherbar und zur Kopplung des Ladeelements mit dem Koppelelement an das Kraftfahrzeug annäherbar. Nach einer Aufnahme des Ladeelements durch die Aufnahmevorrichtung und deren Annäherung an das Kraftfahrzeug wird die Robotervorrichtung beispielsweise vor der Kopplung des Ladeelements mit dem Koppelelement mittels der Abstützvorrichtung mit dem Kraftfahrzeug verbunden. Somit kann bei der Kopplung des Ladeelements mit dem Koppelelement die Kraft von der Robotervorrichtung auf das Kraftfahrzeug übertragen werden. Bei der Kraft handelt es sich beispielsweise um eine Widerstandskraft, welche beim Koppeln und Entkoppeln des Ladeelements mit dem Koppelelement auftreten kann. Aufgrund der Übertragung der Kraft auf das Kraftfahrzeug muss die Robotervorrichtung nicht massiv zur Aufnahme der Kraft ausgebildet sein, sondern kann besonders leicht und folglich besonders kostengünstig ausgeführt werden, da eine Übertragung der Kraft auf einen Boden nicht oder nur eingeschränkt nötig ist. Vorzugsweise umfasst die Erfassungseinrichtung eine Kamera, mittels der die Position des Koppelelements erfassbar ist. Mit anderen Worten wird die Position kameraoptisch erfasst und erkannt. Insbesondere wird die Position des Koppelelements mittels einer Bilderkennungsfunktion ermittelt. Die Bilderkennungsfunktion kann insbesondere eine ZuOrdnungsvorschrift umfas- sen, bei welcher eine Form des Koppelelements und/oder eine Kontur des Kraftfahrzeugs einer jeweiligen Position des Koppelelements am jeweiligen Kraftfahrzeug zugeordnet ist. Die jeweilige Position des Koppelelements ist beispielsweise relativ zu einem Bezugspunkt des jeweiligen Kraftfahrzeugs in der ZuOrdnungsvorschrift hinterlegt. Insbesondere wird mittels der Erfas- sungseinrichtung die Position des Koppelelements relativ zum Bezugspunkt des jeweiligen Kraftfahrzeugs ermittelt und die Position des Koppelelements von der das Ladeelement transportierenden Robotervorrichtung angesteuert um eine Kopplung zwischen dem Ladeelement und dem Koppelelement zu bewirken. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass die Position des Koppelele- ments mittels der Erfassungseinrichtung besonders kostengünstig und einfach erfassbar ist.

In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Erfassungseinrichtung eine Markierungserfassungseinrichtung, mittels welcher die mittels eines Transponders markierte Position des Koppelelements erfassbar ist. Mit anderen Worten erfasst die Markierungserfassungseinrichtung eine Position des Transponders, bei welchem es sich beispielsweise um einen RFID-Chip handeln kann, insbesondere durch ein Empfangen eines Signals von dem Transponder, und ermittelt daraus die durch den Transponder markierte Position des Koppelelements. Dies hat den Vorteil, dass die Robotervorrichtung das Ladeelement besonders positionsgenau an das Koppelelement annähern kann, da die Position des Koppelelements mittels der Erfassungseinrichtung durch die Robotervorrichtung erfassbar ist. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bewegungseinrichtung ein Fahrgestell, mittels welchem die Robotervorrichtung in einer Ebene frei bewegbar ist, sowie mehrere Verstellelemente um- fasst. Dabei ist die Aufnahmevorrichtung mittels der Verstellelemente relativ zum Fahrgestell in ihrer Höhe und in ihrem Anstellwinkel verstellbar. Das bedeutet, dass die Robotervorrichtung mittels des Fahrgestells der Bewegungseinrichtung in der Ebene, insbesondere in einer horizontalen Ebene, relativ zum Kraftfahrzeug und relativ zur Ladevorrichtung frei bewegbar ist. Das Fahrgestell kann beispielsweise mehrere Räder umfassen, welche in ihrer räumlichen Ausrichtung beispielsweise frei verschwenkbar sind, sodass die Robotervorrichtung in der Ebene frei bewegbar ist. Darüber hinaus um- fasst die Bewegungseinrichtung die mehreren Verstellelemente, mittels welcher die Aufnahmevorrichtung in ihrer Höhe und in ihrem Anstellwinkel relativ zum Fahrgestell und relativ zur Ebene verstellbar ist. Hierdurch wird vorteil- hafterweise ermöglicht, dass das Ladeelement mittels der Robotervorrichtung besonders nah an das Koppelelement angenähert wird. Darüber hinaus kann das Ladeelement korrespondierend zu einer Ausrichtung des Koppelelements in seinem Anstellwinkel relativ zum Fahrgestell und relativ zur Ebene angestellt werden.

Vorzugsweise ist die Aufnahmevorrichtung an der Bewegungseinrichtung um eine Drehachse drehbar gelagert. Dabei erstreckt sich die Drehachse insbesondere senkrecht zu einer Verstellachse des Verstellelements, mittels welchem die Aufnahmevorrichtung um die Verstellachse in ihrem Anstellwinkel verstellbar ist. Das Ladeelement kann somit mittels der Robotervorrichtung besonders positionsgenau korrespondierend zum Koppelelement angeordnet werden, um anschließend eine Kopplung des Ladeelements mit dem Koppelelement besonders schnell und besonders sicher durchzuführen. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist eine Öffnungsvorrichtung vorgesehen, mittels welcher eine Verschlusseinrichtung des Koppelelements offenbar ist. Das bedeutet, dass die Öffnungsvorrichtung mit der Verschlusseinrichtung des Koppelelements korrespondierend ausgebildet ist, um dieses zu öffnen. Dabei kann die Öffnungsvorrichtung beispielsweise ein Greifelement, ein Druckelement oder ein Magnetelement umfassen, um die Verschlusseinrichtung zu öffnen. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass mittels der Robotervorrichtung in die Verschlusseinrichtung, welche beispielsweise einem Schutz des Koppelelements in einem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs dient, automatisch offenbar ist. Somit ist vorteilhafterweise eine Öffnung der Verschlusseinrichtung des Koppelelements beispielsweise durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs nicht nötig.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Ladeverbindung mittels einer Robotervorrichtung zwischen einer Energiespeichereinheit eines Kraftfahrzeugs und einer Ladevorrichtung zur Durchführung eines Ladevorgangs. Hierbei nähert sich die Robotervorrichtung mittels einer Bewegungseinrichtung an die Ladevorrichtung an und nimmt mittels einer Aufnahmevorrichtung ein Ladeelement der Ladevorrichtung auf. Anschließend nähert sich die Robotervorrichtung mittels der Bewegungseinrichtung mit dem Ladeelement an das Kraftfahrzeug an, erfasst mittels einer Erfassungseinrichtung eine Position eines Koppelelements der Energiespeichereinheit des Kraftfahrzeugs und öffnet mittels einer Öffnungsvorrichtung eine Verschlusseinrichtung des Koppelelements. Danach koppelt die Robo- tervorrichtung das Ladeelement der Ladevorrichtung mit dem Koppelelement und gibt das Ladeelement anschließend frei.

Erfindungsgemäß wird die Robotervorrichtung mittels einer Abstützvorrichtung mit dem Kraftfahrzeug verbunden, wodurch eine Kraft von der Roboter- Vorrichtung auf das Kraftfahrzeug übertragbar ist beziehungsweise übertragen wird. Das bedeutet, dass die Robotervorrichtung sich insbesondere kurz vor und während der Kopplung des Ladeelements mit dem Koppelelement mittels der Abstützvorrichtung an dem Kraftfahrzeug insbesondere seitlich abstützt. Dieses seitliche Abstützen dient der Übertragung der Kraft von der Robotervorrichtung auf das Kraftfahrzeug, welche insbesondere während eines Koppelvorgangs und während eines Entkoppelvorgangs des Ladeelements mit dem Koppelelement auftritt. Dies ermöglicht vorteilhafterweise eine besonders leichte und einfache Ausgestaltung der Robotervorrichtung, wodurch zusätzlich Kosten gespart werden können.

In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Erfassungseinrichtung die Position des Koppelelements über eine Zuordnungs- vorschrift, in welcher jeweilige Positionen von Koppelelementen jeweiligen Kraftfahrzeugtypen zugeordnet sind, ermittelt, um das Ladeelement positi- onsgenau an das Koppelelement anzunähern und mit diesem zu koppeln. Insbesondere umfasst die Erfassungseinrichtung eine Kamera, mittels welcher das Kraftfahrzeug aufzeichenbar oder erfassbar ist, wobei mittels der Aufzeichnung der Kamera in einer Recheneinheit ein Fahrzeugtyp des aufgezeichneten Kraftfahrzeugs ermittelbar ist. Mittels der Recheneinheit kann über die ZuOrdnungsvorschrift die jeweilige Position des Koppelelements des aufgezeichneten Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von dem Fahrzeugtyp ermittelt werden. Hierfür sind in der ZuOrdnungsvorschrift, welche in der Recheneinheit hinterlegt ist, die jeweiligen Positionen von Koppelelementen jeweili- gen Kraftfahrzeugtypen zugeordnet. Dabei kann die Recheneinheit beispielsweise ein Teil der Robotervorrichtung sein oder alternativ außerhalb der Robotervorrichtung angeordnet sein und beispielsweise über das Internet oder über Funk mit einer Recheneinrichtung der Robotervorrichtu ng kommunizieren. Vorteilhafterweise kann die Robotervorrichtung das Ladeelement somit positionsgenau an das Koppelelement annähern und mit diesem koppeln.

Vorzugsweise stützt die Robotervorrichtung nach Abschluss des Ladevorgangs der Energiespeichereinheit durch die Ladevorrichtung sich mittels der Abstützvorrichtung gegen das Kraftfahrzeug ab, nimmt das Ladeelement auf und entfernt dieses von dem Koppelelement, schließt die Verschlusseinrichtung des Koppelelements und entfernt sich mit dem Ladeelement von dem Kraftfahrzeug. Durch das Abstützen der Robotervorrichtu ng mittels der Abstützvorrichtung gegen das Kraftfahrzeug kann die Kraft von der Robotervor- richtung auf das Kraftfahrzeug übertragen werden, wobei die Kraft insbesondere beim Entfernen des Ladeelements von dem Koppelelement auftreten kann. Durch das Abstützen der Robotervorrichtung mittels der Abstützvorrichtung an dem Kraftfahrzeug kann insbesondere ein Umkippen der Robotervorrichtung vermieden werden. Das Entfernen des Ladeelements von dem Koppelelement, das Schließen der Verschlusseinrichtung sowie das Sich- Entfernen mit dem Ladeelement von dem Kraftfahrzeug der Robotervorrichtung dient der Herstellung eines Zustands, in welchem das Kraftfahrzeug abfahrbereit ist. Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Robotervorrichtung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.

Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt: Fig. 1 eine Perspektivansicht einer Robotervorrichtung beim Herstellen einer Ladeverbindung zwischen einer Ladevorrichtung und einer Energiespeichereinheit eines Kraftfahrzeugs;

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht der Robotervorrichtung mit einer Bewegungseinrichtung, einer Aufnahmevorrichtung, an welcher ein Ladeelement der Ladevorrichtung aufgenommen ist, und einer Erfassungseinrichtung;

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht der Aufnahmevorrichtung mit dem Ladeelement, der Ladevorrichtung, sowie einem Koppelelement des Kraftfahrzeugs, mit welchem das Ladeelement zum Herstellen der Ladeverbindung koppelbar ist; und

Fig. 4 schematische Perspektivansicht des Ladeelements.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Au sf ü h ru ng sform en auch durch weitere der bereits beschriebe- nen Merkmale der Erfindung ergänzbar.

In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen. In Fig. 1 ist eine Robotervorrichtung 1 beim Herstellen einer Ladeverbindung zwischen einer einen Energiespeicher 7 aufweisenden Ladevorrichtung 4 und einer Energiespeichereinheit 2 eines Kraftfahrzeuges 3 dargestellt. Die Ladevorrichtung 4 umfasst den Energiespeicher 7 und ein Ladeelement 5 sowie vorliegend ein Kabelelement 6. Über das Kabelelement 6 ist ein Ener- gieträger oder Energie von dem Energiespeicher 7 der Ladevorrichtung 4 an das Ladeelement 5 übertragbar. Das Ladeelement 5 kann mittels der Robotervorrichtung 1 an das Kraftfahrzeug 3 angenähert und mit einem Koppelelement 8 der Energiespeichereinheit 2 des Kraftfahrzeuges 3 gekoppelt werden. Bei der Energie, welche von dem Energiespeicher 7 der Ladevor- richtung 4 mittels des Ladeelements 5 an die Energiespeichereinheit 2 des Kraftfahrzeuges 3 übertragen wird, kann es sich um elektrische Energie beziehungsweise elektrischen Strom handeln. Bei dem Energieträger handelt es sich beispielsweise um einen Gaskraftstoff oder um einen Flüssigkraft- stoff. Bei der Energiespeichereinheit 2 des Kraftfahrzeuges kann es sich um einen Tank für einen Gaskraftstoff oder einen Flüssigkraftstoff oder um eine Batterie handeln. Im vorliegend beschriebenen Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Energiespeichereinheit 2 um eine Batterie und bei dem Energieträger um Strom.

In Fig. 2 ist die Robotervorrichtung 1 in einer schematischen Seitenansicht detaillierter dargestellt. Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, umfasst die Robotervorrichtung 1 eine Aufnahmevorrichtung 9, eine Erfassungseinrichtung 10 sowie eine Bewegungseinrichtung 1 1 . Die Bewegungseinrichtung 1 1 weist ein Fahrgestell 12, welches vorliegend mehrere Räder 13 sowie eine Grundplatte 14 umfasst, auf. Mittels des Fahrgestells 12 kann die Robotervorrichtung 1 in einer horizontalen Ebene frei bewegt werden. Hierdurch kann sich die Robotervorrichtung 1 sowohl an das Kraftfahrzeug 3 als auch an die Ladevorrichtung 4 annähern. Die Bewegungseinrichtung 1 1 umfasst überdies vorliegend zwei Versteileinrichtungen, wobei mittels einer Höhenverstellein- richtung 15 die Aufnahmevorrichtung 9 entlang der Richtung 16 verstellbar ist. Bei dem zweiten Verstellelement handelt es sich um ein Winkelverstellelement 17 mittels welchem die Aufnahmevorrichtung 9 in ihrem Anstellwinkel um die Verstellachse 18 entlang der Richtung 19 verstellbar ist.

Die Erfassungseinrichtung 10 ist vorliegend als eine Markierungserfassungs- einrichtung ausgebildet, mittels derer eine mittels eines Transponders 20 markierte Position des Koppelelements 8 erfassbar ist. Dabei umfasst die Erfassungseinrichtung 10 ein nicht dargestelltes Sendeelement und ein nicht dargestelltes Empfangselement, mittels welchem die Erfassungseinrichtung 10 mit dem Transponder 20 kommunizieren kann um die Position des Koppelelements 8 zu ermitteln. Vorliegend umfasst die Robotervorrichtung 1 eine Recheneinrichtung 21 , welche in Abhängigkeit von der mittels der Erfassungseinrichtung 10 ermittelten Position des Koppelelements 8 eine Bewe- gung der Robotervorrichtung 1 mittels der Bewegungseinrichtung 1 1 steuert oder regelt. Die Aufnahmevorrichtung 9 ist an der Bewegungseinrichtung 1 1 um eine Drehachse 22 entlang der Richtung 23 drehbar. Dabei erstreckt sich die Drehachse 22 insbesondere senkrecht zur Verstellachse 18. Ist das Ladeelement 5 an der Aufnahmevorrichtung 9 aufgenommen, so ist das La- delement 5 mittels der Aufnahmevorrichtung 9 ebenfalls um die Drehachse 22 entlang der Richtung 23 drehbar.

Die Robotervorrichtung 1 weist darüber hinaus eine Abstützvorrichtung 28 auf, mittels welcher die Robotervorrichtung 1 mit dem Kraftfahrzeug 3 verbindbar und eine Kraft von der Robotervorrichtung 1 auf das Kraftfahrzeug 3 übertragbar ist. Hohe Kräfte, welche beim Koppeln und Entkoppeln des Ladeelements 5 mit dem Koppelelement 8 beziehungsweise beim Einstecken und Ausstecken des Steckerelements 24 in die Aufnahmeöffnungen 25 ent- stehen können, kann die Robotervorrichtung 1 an einem Fahrzeugteil des Kraftfahrzeugs 3 abstützen. Vorliegend stützt die Robotervorrichtung 1 die Kraft an einem nicht beschädigungssensiblen Fahrzeugteil des Kraftfahrzeugs 3 ab. Die Abstützung am Kraftfahrzeug 3 kann an einem Rad 29, an einem Reifen, an Radschrauben, an einer Felge, an einer Aufnahme für einen Wagenheber oder alternativ an einem Türgriff erfolgen. Vorliegend ist die Robotervorrichtung 1 mittels der Abstützvorrichtung 28 mit dem Rad 29 des Kraftfahrzeugs 3 verbunden. Das Rad 29 ist dafür besonders geeignet, weil es von zwei Seiten eingeklemmt, einseitig durch Druck angeschmiegt ist oder durch einen Formschluss mit dem Reifenprofil als Abstützung dienen kann, ohne dass eine Gefahr einer Beschädigung besteht.

Aufgrund der Abstützvorrichtung 28 kann die Robotervorrichtung 1 besonders leicht und besonders kostengünstig gebaut werden. Darüber hinaus handelt es sich bei der Robotervorrichtung 1 um einen besonders einfachen Roboter, auch Low-Tech-Roboter genannt. Zur Energieversorgung wird die Robotervorrichtung 1 mittels eines nicht dargestellten Netzkabels mit Energie versorgt. Ein großer Energiespeicher ist somit für die Robotervorrichtung 1 nicht nötig, wodurch das Gewicht der Robotervorrichtung 1 besonders gering gehalten werden kann. Insgesamt handelt es sich bei der Robotervorrichtung 1 somit um einen einfachen, leichten, kostengünstigen Low-Tech-Roboter.

In Fig. 3 ist in einer schematischen Seitenansicht die Aufnahmevorrichtung 9 mit dem Ladeelement 5 und dem Koppelelement 8 gezeigt. Wie in Fig. 3 zu sehen ist, weist das Ladelement 5 ein Steckelement 24 auf, welches bei einer Kopplung des Ladeelements 5 mit dem Koppelelement 8 in korrespondierende Aufnahmeöffnungen 25 des Koppelelements 8 gesteckt wird. Hierdurch kann vorliegend eine Verbindung geschaffen werden, über welche Strom von dem Energiespeicher 7 durch die Energiespeichereinheit 2 übertragen werden kann. Fig. 4 zeigt das Ladeelement 5 in einer schematischen Perspektivansicht. In Fig. 4 ist erkennbar, dass das Ladelement 5 ein Aufnahmeelement 26 aufweist, mittels welchem das Ladelement 5 von der Aufnahmevorrichtung 9 aufgenommen werden kann. Dabei umfasst das Aufnahmeelement 26 vorliegend ein Magnetelement 27, welches mit einem Magnet einer nicht dargestellten Magneteinrichtung der Aufnahmevorrichtung 9 in Eingriff bringbar ist. Hierdurch kann eine besonders sichere reversible Verbindung zwischen der Aufnahmevorrichtung 9 und dem Ladeelement 5 ermöglicht werden.

Zur Zeit müssen Ladeelemente 5 zur konduktiven Ladung eines vorliegend elektrisch betreibbaren Kraftfahrzeugs 3 von einem Fahrer oder einem Servicemitarbeiter mit dem Koppelelement 8 gekoppelt werden. Das Einstecken und Ausstecken des Ladeelements 5 schränkt einen Komfort bei einer Nut- zung des elektrisch betrei baren Kraftfahrzeugs 3 stark ein. Weiterhin kann ohne Aktivität nur ein Kraftfahrzeug 3 pro Ladevorrichtung 4, insbesondere eine Ladesäule oder Wallbox, geladen werden. Durch die Robotervorrichtung 1 kann das Ladeelement 5 der Ladevorrichtung 4, insbesondere der Ladesäule oder Wallbox, an allen handelsüblichen elektrisch bestreitbaren Kraft- fahrzeugen 3 eingesteckt und ausgesteckt werden. Dies hat zur Folge, dass der Fahrer des Kraftfahrzeuges 3 das Ladeelement 5 nicht selbst mit dem Kraftfahrzeug 3 verbinden muss. Das Verbinden der Ladevorrichtung 4 mit dem Kraftfahrzeug 3 über das Ladeelement 5 und das Koppelelement 8 erfolgt mittels der Robotervorrichtung 1 . Damit ist es möglich, mehrere Kraft- fahrzeuge 3 mittels derselben Ladevorrichtung 4 sequenziell zu laden, indem nach Abschluss eines Ladevorgangs eines ersten Kraftfahrzeugs 3 die Robotervorrichtung 1 das Ladeelement 5 und somit die Ladevorrichtung 4 mit einem zweiten Kraftfahrzeug 3 koppelt. Nach einem Ladevorgang des zweiten Kraftfahrzeuges 3 kann die Robotervorrichtung 1 die Ladevorrichtung 4 mit einem dritten Kraftfahrzeug 3 koppeln. Somit können ohne menschliches Zutun mehrere Kraftfahrzeuge 3 mittels der Ladevorrichtung 4, bei welcher es sich insbesondere um einen Schnellladepunkt handeln kann, beispielsweise über Nacht, mit Energie beladen werden. Zur Herstellung der Ladeverbindung nimmt die Robotervorrichtung 1 mit der Aufnahmevorrichtung 9 das Ladeelement 5 der Ladevorrichtung 4 auf. Anschließend nähert sich die Robotervorrichtung 1 an das Kraftfahrzeug 3 an. Mittels der Erfassungseinrichtung 10 erfasst die Robotervorrichtung 1 über die Position des Transponders 20, insbesondere eines RFID-Chips, die Posi- tion des Koppelelements 8. Anschließend öffnet die Robotervorrichtung 1 mittels einer nicht dargestellten Öffnungsvorrichtung eine Verschlusseinrichtung 30 des Koppelelements 8. Mittels der Aufnahmevorrichtung 9 bewirkt die Robotervorrichtung 1 eine Kopplung zwischen dem Ladeelement 5 und dem Koppelelement 8 und gibt das Ladeelement anschließend frei. Nach Abschluss des Ladevorgangs der Energiespeichereinheit 2 nimmt die Aufnahmevorrichtung 9 der Robotervorrichtung 1 das Ladeelement 5 auf, entkoppelt dieses von dem Koppelelement 8, schließt sich die Verschlusseinrichtung des Koppelelements 8 und entfernt das Ladeelement 5 von dem Kraftfahrzeug 3.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1 . Robotervorrichtung (1 ) zum Herstellen einer Ladeverbindung zwischen einer Ladevorrichtung (4) und einer Energiespeichereinheit (2) eines Kraftfahrzeugs (3), mit einer Bewegungseinrichtung (1 1 ), mittels welcher die Robotervorrichtung (1 ) relativ zu der Ladevorrichtung (4) und dem Kraftfahrzeug (3) bewegbar ist, mit einer Aufnahmevorrichtung (9), mittels welcher ein Ladeelement (5) der Ladevorrichtung (4) aufnehmbar, mit einem Koppelelement (8) der Energiespeichereinheit (2) kop- pelbar und anschließend freigebbar ist, und mit einer Erfassungseinrichtung (10), mittels welcher eine Position des Koppelelements (8) am Kraftfahrzeug (3) ermittelbar ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Robotervorrichtung (1 ) mittels einer Abstützvorrichtung (28) mit dem Kraftfahrzeug (3) verbindbar ist, wodurch eine Kraft von der Robotervorrichtung (1 ) auf das Kraftfahrzeug (3) übertragbar ist.

2. Robotervorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (10) eine Kamera umfasst, mittels derer die Position des Koppelelements (8) erfassbar ist.

3. Robotervorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (10) eine Markierungserfassungsein- richtung umfasst, mittels welcher die mittels eines Transponders (20) markierte Position des Koppelelements (8) erfassbar ist.

4. Robotervorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungseinrichtung (1 1 ) ein Fahrgestell (12), mittels welchem die Robotervorrichtung (1 ) in einer Ebene frei bewegbar ist, sowie mehrere Verstellelemente (15, 17) umfasst, und dass die Aufnahmevorrichtung (9) mittels der Verstellelemente (15,17) relativ zum Fahrgestell (12) in ihrer Höhe und in ihrem Anstellwinkel verstellbar ist.

5. Robotervorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmevorrichtung (9) an der Bewegungsvorrichtung (1 1 ) um eine Drehachse (22) drehbar gelagert ist.

6. Robotervorrichtung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Öffnungsvorrichtung vorgesehen ist, mittels welcher eine Verschlusseinrichtung (30) des Koppelelements (8) offenbar ist.

7. Verfahren zum Herstellen einer Ladeverbindung mittels einer Robotervorrichtung (1 ) zwischen einer Energiespeichereinheit (2) eines Kraftfahrzeugs (3) und einer Ladevorrichtung (4) zur Durchführung eines Ladevorgangs, bei welchem die Robotervorrichtung (1 )

- sich mittels einer Bewegungseinrichtung (1 1 ) an die Ladevorrichtung (4) annähert,

- mittels einer Aufnahmevorrichtung (9) ein Ladeelement (5) der Ladevorrichtung (4) aufnimmt,

- sich mittels der Bewegungseinrichtung (1 1 ) mit dem Ladeelement (5) an das Kraftfahrzeug (3) annähert,

- mittels einer Erfassungseinrichtung (10) eine Position eines Koppelelements (8) der Energiespeichereinheit (2) des Kraftfahrzeugs (3) erfasst,

- mittels einer Öffnungsvorrichtung eine Verschlusseinrichtung (30) des Koppelelements (8) öffnet,

- das Ladeelement (5) der Ladevorrichtung (4) mit dem Koppelelement

(8) koppelt und anschließend freigibt,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Robotervorrichtung (1 ) mittels einer Abstützvorrichtung (28) mit dem Kraftfahrzeug (3) verbunden wird, wodurch eine Kraft von der Roboter- Vorrichtung (1 ) auf das Kraftfahrzeug (3) übertragbar ist.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (10) die Position des Koppelelements (8) über eine ZuOrdnungsvorschrift, in welcher jeweilige Positionen von Koppelele- menten (8) jeweiligen Kraftfahrzeugtypen zugeordnet sind, ermittelt, um das Ladeelement (5) positionsgenau an das Koppelelement (8) anzunähern und mit diesem zu koppeln.

9. Verfahren nach einem Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Robotervorrichtung (1 ) nach Abschluss des Ladevorgangs der

Energiespeichereinheit (2) durch die Ladevorrichtung (4) sich mittels der Abstützvorrichtung (28) gegen das Kraftfahrzeug (3) abstützt, das Ladeelement (5) aufnimmt und von dem Koppelelement (8) entfernt, die Verschlusseinrichtung (30) des Koppelelements (8) schließt und sich mit dem Ladeelement (5) von dem Kraftfahrzeug (3) entfernt.